The cell
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 99

The Cell PowerPoint PPT Presentation


  • 150 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

The Cell. Kurslitteratur: Purves, Sadava, Orians & Heller; LIFE The Science of Biology (6. el 7. upplagan) Kap. 2-7 Nätupplaga hittas på adressen www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/. Innehåll. Inledning Små molekyler Stora molekyler Cellen Cellmembranen Energi, enzymer och metabolism

Download Presentation

The Cell

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


The cell

The Cell

  • Kurslitteratur: Purves, Sadava, Orians & Heller; LIFE The Science of Biology (6. el 7. upplagan)

  • Kap. 2-7

  • Nätupplaga hittas på adressen www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


Inneh ll

Innehåll

  • Inledning

  • Små molekyler

  • Stora molekyler

  • Cellen

  • Cellmembranen

  • Energi, enzymer och metabolism

  • Metaboliska processer i cellen


The cell

1. Inledning

Från atomer till biosfären:

Atom  Molekyl  Cell  Vävnad  Organ  Organism  Population  Samhälle  Ekosystem  Biosfär

Fig. 1.6

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


2 sm molekyler

2 Små molekyler

  • All materia består av atomer

  • Atomer är alltid neutralt laddade (har lika många protoner som elektroner)

Fig. 2.2 Heliumatomen

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Ett grundämne består av samma slags atomer

    • Viktigaste grundämnen i människas kropp: kol, väte, kväve, syre, fosfor och svavel (98 % av biomassan)

  • Atomer identifieras på basen av hur många protoner de har = atomnummer

  • Alla atomer förutom ”vanligt” väte har en eller flera neutroner i sin kärna

  • Summan av protoner och neutroner i en atoms kärna = massnummer


The cell

Isotoper

Fig 2.4

  • Samma grundämne men olika antal neutroner, dvs. olika massnummer och olika vikt

  • Normalt förekommer isotoperna i ett visst förhållande till varandra

  • Ett ämnes atomvikt är medeltal av isotopernas atomvikter med hänsyn till deras förekomst

    • Ex. H atomvikt = 1,008

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

Elektroner

  • Står för reaktiviteten hos ett ämne

  • Alla kemiska reaktioner uppstår genom ett utbyte av elektroner

  • Elektronorbital: det utrymme där en elektron förekommer åtminstone 90% av tiden

    • Elektroner snurrar alltid runt sin egen axel, medsols eller motsols

    • En given orbital kan fyllas med två elektroner med motsatt spinn


The cell

  • Orbitaler bildar olika lager runt kärnan

Fig. 2.7

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Kemiska bindningar

    • Genom att dela på elektroner kan två atomer länkas samman

    • En molekyl består alltid av två eller flera atomer

    • Kovalent bindning = när två atomer delar lika på elektroner

      • Enkel bindning = ett par e delas (2 e)

      • Dubbelbindning = två par e delas (4 e)

      • Trippelbindning = tre par e delas (6 e)

    • H, C, O och N bildar de starkaste kovalenta bindningarna, viktiga i levande material


The cell

Fig. 2.8

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Molekyler

    • Består av flera atomer som hålls samman genom kemiska bindningar

      • Grundämnesmolekyl = samma slags atomer

      • Kemisk förening = olika slags atomer

    • Molekylformeln visar hur många atomer av varje ämne det finns i molekylen

      • Skrivs nere till höger, ex. Metan CH4 består av 1 kolatom och 4 väteatomer

    • Strukturformeln berättar hur atomerna är bundna till varandra


The cell

  • Molekylvikt = summan av atomvikterna

  • Molekylvikten ger den relativa storleken hos en molekyl

Fig. 2.9

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Joner och jonbindningar

    • Många ämnen joniseras i vatten, dvs. bindningarna mellan atomerna bryts och atomerna blir elektriskt laddade = joner

      • Katjoner = joner med positiv laddning

      • Anjoner = joner med negativ laddning

      • Ex. HCl i vatten  H+ + Cl- (stabila jonerty bådas yttre skal är fyllda)

    • Grupper med atomer kan också bilda joner

      • Ex. NH4+, SO42-


The cell

Ex. NaCl består av Na+ och Cl- joner

Bindningarna bygger på elektrisk attraktion, atomerna delar egentligen inte på elektronerna utan ena jonen har e-paret hela tiden

Löser sig lätt i vatten

Jonbindningar bryts lättare än kovalenta bindningar

  • Joner med motsatt laddning attraherar varandra = jonbindningar

Fig. 2.13

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Vatten, H2O

    • Den biologiskt viktigaste föreningen

      • Ingen organism kan leva ett biologiskt aktivt liv utan vatten

    • Vatten löser många ämnen

    • De biologiskt intressanta reaktionerna sker i vatten

    • Deltar också i många viktiga reaktioner

    • Vatten kan joniseras (i mycket liten grad)H2O  H+ + OH-

      • Dessa joner deltar i många viktiga kemiska reaktioner


The cell

  • Polaritet

    • I polära molekyler är laddningen inte jämnt fördelad i den kovalenta bindningen

      • Ex. I H2O dras e-paret mera till syreatomen (syre är mera elektronegativt, ty syre har 8 protoner, medan H har endast 1 var)

      • Syre får då en negativ delladdning medan vätena får positiva delladdningar

  • Polariteten gör vattnet till ett bra lösningsmedel

  • Metan är icke polärt, e-paret är jämnt fördelat mellan atomerna.

Fig. 2.11

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Vätebindningar

    • Pga. vattnets polaritet blir vattenmolekylerna attraherade till varandra

    • 1/10 av de kovalenta bindningarnas styrka

    • Spelar en stor roll vid bildandet av stora molekyler, t.ex. proteiner och DNA

Fig. 2.12

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Interaktioner mellan icke polära molekyler

    • Uppstår när oladdade molekyler kommer så nära varandra att deras elektronmoln kommer i kontakt med varandra

    • Elektronerna hos en molekyl attraheras då svagt av kärnorna i den andra molekylens atomer

    • Kallas van der Waals-interaktion

    • Viktiga i stora molekyler


The cell

  • Hydrofob interaktion

    • När icke polära molekyler förs samman i t.ex vatten för att minimera kontakten med vatten, t.ex.olja i vatten bildar droppar

      • Hydrofob = skyr vatten

      • Hydrofil = tycker om vatten


The cell

  • Kemiska reaktioner

    • När atomer går samman eller molekyler byter bindningar med andra molekyler sker en kemisk reaktion

      • Under reaktionens gång sker en uppspjälkning av de kemiska bindningarna och nya bildas

    • Vid reaktioner sker energiförändringar

      • Exoterm reaktion = energi frigörs (spontan)

      • Endoterm reaktion = energi binds (energi måste tillföras för att reaktionen skall ske)

      • Ex. förbränning av propan

        C3H8 + 5 02 3 CO2 + 4 H20 + energi


The cell

Fig. 2.15

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Organiska föreningar

    • Innehåller alltid kol

    • De enklaste organiska föreningarna är kolväten

      • Metan CH4

      • Etan CH3-CH3

      • Propan CH3-CH2-CH2

    • Dessa är mättade kolväten, har endast enkelbindningar

    • Omättade kolväten har en dubbelbindning och kan reagera med väte

      • Ex. CH2=CH2 + H2 CH3-CH3

    • Fleromättade kolväten har flera dubbelbindningar

    • Kolväten är brännbara, oljiga och icke polära (löser sig inte i vatten)


The cell

Funktionella grupper

  • Hydroxylgrupp –OH = alkohol

  • Karbonylgrupp

    • Aldehyd –CHO

    • Keton –COR (–COCH3)

  • Socker innehåller –OH och karbonylgrupp

  • Karboxylgrupp –COOH = syra

  • Aminogrupp –NH2 = amin (baser)

  • –SH grupp; viktig i proteiner

  • Fosfatgrupp –O–PO32- ; viktiga i reaktioner som överför energi

Fig. 2.20

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


3 stora molekyler

3 Stora molekyler

  • Makromolekyler

    • Fyra olika: proteiner, nukleinsyror, kolhydrater och lipider

    • Har en molekylvikt över 1000

    • Är polymerer = bildas genom att många små molekyler (monomerer) går samman

    • En oligomer innehåller endast några få monomerer

    • Makromolekyler bildas av monomerer i kondensations- och dehydreringsreaktioner

      • Ex. A-H + B-OH  A-B + H2O

        • Vatten spjälks bort

        • Energi måste tillföras


The cell

Fig. 3.3

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Proteiner

    • Bildas av aminosyror (aa)

    • Proteiner har många viktiga uppgifter i kroppen:

      • Finns i membraner (utgör kanaler)

      • Finns i huden, ben och senor

      • Viktiga för immunförsvaret

      • Enzymer

      • Det är proteiner i muskelceller som står för kontraktionen


The cell

Aminosyror

  • innehåller en karboxylgrupp och en aminogrupp bundna till samma kolatom (kallas -kol). Till samma kol är även en H-atom och en sidokedja (R) bunden.

  • 20 olika aminosyror utgör byggstenarna för proteiner

  • Är alla lika förutom ifråga om sidokedjan, som är olika hos alla

  • Aminosyror är samtidigt både syror och baser

  • Sidokedjorna står för de kemiska egenskaperna, dvs. de är de reaktiva grupperna

  • Inbördes rangordning hos sidokedjorna bestämmer proteinets 3D struktur

  • Olika sidokedjor:

    • 5 elektriskt laddade (hydrofila), både + och -

    • 5 oladdade men polära (hydrofila)

    • 7 opolära (hydrofoba)

    • 3 specialfall (normalt hydrofoba)


The cell

Tab 3.2

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Två leucinsidokedjor kan bilda en disulfidbrygga som är en kovalent bindning

  • Disulfidbindningen är viktig i många proteiner

Fig. 3.4

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Peptidbryggor

    • Binder samman aa-monomererna till polymerer (=proteiner)

      • Karboxylgryppen hos en aa reagerar med aminogruppen hos en annan aa, vatten spjälks bort och det bildas en peptidbrygga

Fig. 3.5

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • En linjär polymer av aa kallas för polypeptid

  • Ett protein består av en eller flera polypeptider

  • I ena ändan av en polypeptid finns en fri aminogrupp = N-ändan

  • I den andra ändan av polypeptiden finns en fri karboxylgrupp = C-ändan

  • Proteinerna har en riktning

    • Ex. N-glycin-alanin-C olika N-alanin-glycin-C


The cell

  • Proteinstrukturens nivåer

    • Primärstruktur

    • Den exakta sekvensen av aa i en linjär polypeptid

    • Sekundärstuktur

    • Består av reguljära, upprepade mönster hos olika delar av polypeptidkedjan

    • -helix (en högervriden spiral), -plattor, trippelhelix

    • Tertiärstruktur

    • Det slutgiltiga utseendet hos en polypeptidkedja

    • Kvartiärstruktur

    • Hos proteiner med en eller flera polypeptidkedjor

    • Beskriver hur dessa kedjor förhåller sig till varandra


The cell

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

Fig. 3.6


The cell

  • Kolhydrater (H-C-OH)

    • Det finns tre grupper av kolhydrater:

  • Monosackarider

    • Enkla socker, består av en monomer

    • Glukos (C6H12O6), fruktos, mannos, galaktos

    • Pentossocker (har 5 kolatomer):

      • Ribos, finns i RNA

      • Deoxyribos, finns i DNA

  • Disackarider

    • Består av 2 monosackarider

      • De binds kovalent till varandra genom en glykosidbindning (-O-)

      • Maltos C12H22O11 består av 2 glukos - H2O

      • Sackaros, består av glukos + fruktos

      • Laktos, består av glukos + galaktos


The cell

Fig 3.15

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Polysackarider

    • Kan bestå av upp till 1000 olika glukosenheter

    • Stärkelse och cellulosa

    • Glykogen

      • Fungerar som energireserv i lever och muskler

      • Kan brytas ner till glukosmonomerer, då frigörs energi


The cell

Fig. 3.16


The cell

  • Lipider

    • Olösliga i vatten, löser sig i organiska (opolära) lösningsmedel, t.ex. Eter

    • Frigör stora mängder energi när de bryts ner

    • Fosfolipiderna är viktiga i cellmembraner

      • Fungerar som barriärer för polära ämnen såsom joner, socker och aminosyror

    • Lagrar energi i form av fett

    • Isolerar nerver


The cell

  • Triglycerider

    • enkla lipider

      • Fetter = fasta vid rumstemperatur

      • Oljor = flytande vid rumstemperatur

    • Består av två slags byggstenar: 3 fettsyror och en glycerolmolekyl

      • Fettsyra = Karboxylsyror med långa kolvätekedjor

      • Glycerol = en liten alkohol med 3 -OH grupper

      • Typiska fettsyror: Palmintrinsyra och stearinsyra (mättade) samt lineolsyra (fleromättad)


The cell

Fig. 3.18 Syntes av en triglycerid

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Fosfolipider

    • Bildas av en glycerol-molekyl, två fettsyror och en fosfatgrupp

    • Fosfatgruppen är laddad = hydrofil grupp

    • Fettsyrorna är hydrofoba

    • Viktiga i biologiska membraner där de bildar ett dubbellager av lipider

Fig 3.21

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

Fig. 3.20


The cell

  • Karotener

    • Ljusabsorberande pigment

      • Ex. -karoten (deltar i fotosyntesen)

      • I en människa kan en molekyl av -karoten brytas ner till två vitamin A molekyler. Av vitamin A kan vi sedan göra pigmentet rhodopsin som är viktigt för synen

    • Färgar bl.a. morötter och tomater

  • Steroider

    • Aromatiska

    • Ex. Hormoner; fungerar som kemiska signaler i kroppen

      • Ex. Testosteron, kortison

  • De flesta lipider kan tillverkas i kroppen men en del måste intagas med födan


The cell

  • Nukleinsyror

    • DNA = deoxyribonukleinsyra

      • En stor polymer som innehåller instruktioner för att tillverka proteiner (utgör det genetiska materialet)

    • RNA = ribonukleinsyra

      • Tolkar och utför instruktionerna i DNA

    • Nulkeinsyror bildas av nukleotider

      • Nukleotiderna består av ett pentossocker, en fosfatgrupp och en kväveinnehållande bas

    • I DNA och RNA finns fem olika nukleotider, baserna skiljer sig åt


The cell

Fig. 3.24

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Ryggraden hos RNA och DNA består av alternerande socker och fosfat, baserna pekar ut från kedjan

  • Nukleotiderna binds samman med fosfodiesterbindningar mellan socker hos en nukleotid och fosfat hos nästa

  • De flesta RNA består av en enkel kedja

  • DNA består av en dubbelkedja

    • De två polynukleotidkedjorna hålls samman genom vätebindningar mellan baserna

    • Kedjorna är antiparallella, har olika riktning


The cell

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

Fig. 3.25


The cell

  • Baserna i DNA = adenin, cytosin, guanin och thymin

    • adenin=thymin, cytosinguanin

    • Purinbaser: adenin och guanin (stora baser)

    • Pyrimidinbaser: thymin och cytosin (små baser)

    • Genom att en bas endast kan para sig med en annan specifik bas får vi samma storlek på basparen, vilket möjliggör en effektiv kopiering av DNA-kedjorna

  • Baserna i RNA: adenin, guanin, cytosin och uracil

    • När RNA kopierar DNA binder (RNA) adenin till thymin (DNA) uracil till adenin guanin till cytosin cytosin till guanin


The cell

  • DNA molekylen bildar en dubbelhelix

    • Ser alltid likadan ut

    • Är en informativ molekyl som lätt kan kodas

Fig. 3.27

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


4 cellen

4 Cellen

  • Grunden för allt liv

  • Består av mindre enheter = organeller

  • Alla levande organismer består av celler och en cell kan endast bildas genom att en modercell delar på sig

  • Cellernas utseende och storlek varierar med funktionen

  • Cellernas gemensamma karaktärer:

    • Upptar och omvandlar energi

    • Överför den genetiska informationen i DNA till proteiner

    • Separerar oförenliga biokemiska reaktioner m h a olika strukturer

    • Omges av en plasmamembran

  • Det finns två celltyper: prokaryota och eukaryota


The cell

  • Prokaryota organismer

    • Finns inom rikena Eubakterier och Ärkebakterier

    • Består av en cell som saknar kärna och inre membranombundna strukturer

    • Cellen består av (alla har):

      • En plasmamembran som separerar cellen från omgivningen och bestämmer vad som kommer in i cellen och vad som far ut

      • Nukleoid(er) som innehåller DNA

      • Cytoplasma fylld med ribosomer, de utför proteinsyntesen. I cytoplasman finns även enzymer och andra av cellens kemiska föreningar


The cell

  • Andra egenskaper

    • Cellvägg, finns utanför plasmamembranen. Stöder cellen och ger den dess form

    • Kapsel, finns utanför cellväggen. Skyddar cellen mot uttorkning och attacker av andra celler (ex. vita blodkroppar).

    • Klorofyll, viktig för fotosyntesen

    • Flageller, driver cellen framåt

    • Pili, hjälper cellen att fästa till andra celler


The cell

Fig. 4.5

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Den eukaryota cellen

    • Finns hos alla djur, växter, svampar och protister

    • Har liksom de prokaryota cellerna en plasmamembran, cytoplasma och ribosomer

    • Innehåller membranombunda organeller


The cell

  • Kärna:

    • den största organellen

    • omges av två membraner med små porer i (Ø 9 nm)

    • RNA och vattenlösliga molekyler transporteras in och ut ur kärnan via dessa porer

    • Den yttre membranen fortsätter inne i cellen i det som kallas för endoplasmatiska nätverket (ER)

    • Inne i kärnan finns DNA, det bildar tillsammans med proteiner kromatin (kromosomer, 46 st. hos människan)

    • Nukleoli, här sätts ribosomerna samman

    • Nukeloplasma, en blandning av partiklar, fibrer, proteiner och andra föreningar


The cell

Fig. 4.9

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Ribosomer:

    • Här sker proteinsyntesen

    • Finns på tre platser i den eukaryota cellen1) Fritt i cytoplasman2) Fästa på ER:s yta3) Inne i vissa organeller

    • Består av två olika stora enheter, som består RNA och över 50 olika proteiner

  • Mitokondrier:

    • Här sker cellandningen, dvs. energin från födan omvandlas till sådan form att cellen kan utnyttja den

    • Är ungefär lika stora som bakterier

    • Har en slät yttre membran och en inre veckad membran

    • Innanför den inre membranen (i matrix) finns ribosomer och DNA

    • En cell kan innehålla över 100 000 st.


The cell

  • Plastider:

    • Finns endast hos växtceller och vissa protister

    • Den vanligaste är kloroplasten

    • Kloroplaster innehåller klorofyll (gröna)

    • I fotosyntesen omvandlas ljusenergi till kemisk bunden energi

    • Omges av två membraner, från den inre membranen utgår tylakoider

    • Innehåller DNA och ribosomer

    • Kromoplasten är en annan plastid

    • De innehåller pigment som kallas karotenoider (röda, gula och orange)


The cell

  • Endoplasmatiskt nätverk (ER):

    • Utgår från den yttre kärnmembranen och finns i cytoplasman

    • Delar av ER är täckt med ribosomer: roughER

      • I dessa ribosomer sker proteinsyntesen av de proteiner som skall transporteras ut ur cellen, till membraner eller in till organeller

    • Proteiner som skall stanna i cytoplasman tillverkas av fria ribosomer

    • Andra delar saknar ribosomer: smoothER


The cell

Fig. 4.11

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Golgiapparat:

    • Finns nära kärnan och liknar ER

    • Modifierar proteiner som kommer från ER och för dem till rätt adress

    • Består av tre delar: cis (närmast kärnan), trans (närmast plasmamembranen) och medial (i mitten)

    • De tre delarna innehåller olika enzymer

    • Avger sina proteiner i en process som kallas exocytos

    • Motsatsen är endocytos, då cellen upptar ämnen från omgivningen


The cell

Fig. 4.12

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Lysosomer:

    • Omges av en enkel membran

    • Innehåller matsmältningsenzymer, bryter ner föda och främmande ämnen

    • Har ett lägre pH än omgivningen

  • Peroxisomer:

    • Omges av en enkel membran

    • Bryter ner giftiga peroxider

  • Vakuoler:

    • Främst i växtceller och protister

    • Kan uppta 90 % av cellen

    • Omges av en enkel membran

    • Fyllda med en vattenlösning som innehåller bl.a. pigment, avfallsprodukter och försvarsämnen


The cell

  • Cytoskelettet:

    • Finns i växter, svampar och vissa protister

    • Finns utanför plasmamembranen

    • Stöder cellen och begränsar cellvolymen

  • Cellvägg:

    • Finns mellan plasmamembranen och de inre organellerna

    • Består av fibrer som formar och stärker cellen samt hjälper den att röra sig

    • Består av tre komponenter: 1) Mikrofilament 2) Intermedial filament 3) Mikrotubuler


5 membraner

5 Membraner

  • Består av ett mycket tunt dubbellager av fosfolipider

    • De polära ”huvudena” pekar ut mot omgivningen och in mot cellen

    • De opolära fettkedjorna pekar mot varandra

    • Lipiderna utgör en effektiv barriär för många ämnen

  • Mellan fosfolipiderna finns proteiner

    • Proteinerna kan gå genom hela membranen eller bara finnas på insidan eller utsidan

    • Proteinerna har många uppgifter: bildar kanaler för ämnen som inte kan passera lipiderna, mottar kemiska signaler, enzymer katalyserar reaktioner

  • På utsidan av cellmembranen finns kolhydrater som sitter fast på lipiderna eller på proteiner

    • Utgör igenkänningsställen


The cell

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

Fig. 5.1


The cell

  • Cellernas kontakt med varandra

    • Mellan djurceller finns ett extracellulärt matrix som har till uppgift att hålla ihop cellerna till vävnader

    • Tight junction

      • Två cellers membranproteiner binds samman

    • Desmosomer

      • Håller ihop celler med varandra m h a keratiner och stärker på så sätt vävnaden

    • Gap junction

      • Kanaler som bildas av specifika proteiner

      • Fungerar som kommunikationsplatser

      • Tillåter att cytoplasman i de båda cellerna kommer i kontakt med varandra, kemiska substanser och elektriska signaler kan passera mellan cellerna


The cell

Fig. 5.6

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Diffussion:

    • Atomers och molekylers slumpmässiga rörelse strävar efter koncentrationsutjämning

    • Sker alltid från högre till lägre koncentration

    • Hur snabbt en substans diffunderar är beroende av 4 saker:1) Molekylens eller jonens diameter2) Temperaturen3) Elektrisk laddning4) Koncentrationsgradienten


The cell

  • Rörelse över membranen

    • Substanser passerar biologiska membraner på tre olika sätt:

  • Enkel diffussion

    • Små, opolära molekyler kan fritt passera lipidlagret

    • Jämvikt nås när koncentrationen av molekylerna är lika på båda sidorna

    • Ju större löslighet i lipider ämnet har desto snabbare passerar det membranen


The cell

  • Passiv transport

    • Molekyler passerar membranen genom att gå samman med bärarproteiner i membranen som för dem till andra sidan

    • Genom jonkanaler kan joner passera

    • Olika transportproteiner och jonkanaler tillåter endast att specifika substanser passerar

    • Ämnen som är för stora eller för hydrofila för att fritt kunna passera lipidlagret

    • Tillåter passage i båda riktningarna

    • Alltid från högre till lägre koncentration

    • Kräver ingen energi


The cell

Fig. 5.10

Fig. 5.11

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Aktiv transport

    • Tillåter transport endast i en riktning (ofta mot koncentrationsgradienten)

    • Kräver energi

    • Finns två typer: primär aktiv transport och sekundär aktiv transport


The cell

  • Det finns två klasser av transportproteiner:

    • 1) Uniport, endast en slags substans

    • 2) Kopplade transportsystem

      • Transporterar två eller flera ämnen samtidigt, beroende av varandra

      • Symport = transport i samma riktning

      • Antiport = transport i motsatt riktning

Fig. 5.12

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Primär aktiv transport

    • Kräver direkt inblandning av ATP, energin driver transporten av specifika joner mot koncentrationsgradienten (ex. i nervceller)

    • Transporterar endast katjoner

Fig. 5.13

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


The cell

  • Sekundär aktiv transport

    • Använder inte ATP direkt, utan är kopplade till skillnader i jonkoncentrationer som erhålls genom primär aktiv transport

    • Transport av socker och aminosyror regleras av kopplade transportsystem (vissa symport, andra antiport)

    • De transporteras mot sina koncentrationsgradienter m h a energi som ”återvinns” genom att tillåta t.ex. Na+-joner röra sig tillbaka längs sin koncentrationsgradient


The cell

Fig. 5.14

www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


6 energi enzymer och metabolism

6 Energi, enzymer och metabolism

  • I en vanlig cell sker sker tusentals biokemiska reaktioner varje sekund

    • Vissa bryter ner stora molekyler samtidigt som energi frigörs (kataboliska reaktioner)

    • Andra bygger stora molekyler från små monomerer, kräver energi (anaboliska reaktioner)

    • Metabolism = summan av all användning av energi i en cell eller organism


The cell

Termodynamikens första lag = energi kan varken tillverkas eller förstöras (endast omvandlas från en form till en annan)

  • Gröna växter omvandlar ljusenergi till kemisk energi

  • Muskler omvandlar kemisk energi till rörelseenergi (en del energi avgår som värme)

  • Fri energi som avgår som värme vid en reaktion ökar kaoset i systemet

  • Ett systems kaos kan mätas som entropi

    Termodynamikens andra lag = mängden fri energi i ett system minskar medan entropin ständigt ökar


  • The cell

    Fig. 6.2

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    • Kemisk jämvikt

      • I princip är alla reaktioner reversiblaABB A men vid en given koncentration av A och B kommer ena riktningen att favoriseras

        • De båda rektionerna konkurrerar med varandra. Om A tillsätts påskyndas reaktionen AB medan motsatt reaktion påskyndas om man tillsätter B.

      • Vid en viss tidpunkt sker reaktionerna i båda riktningarna av samma grad. Efter detta kan ingen förändring i systemet längre iakttas = Kemisk jämvikt

      • Om en reaktion fortskrider över 50 % är det en spontan reaktion, frigör energi

      • Motsatt reaktion kväver i sin tur energi


    The cell

    • Jämviktskonstant, K

      • K beskriver förhållandet mellan reaktanternas och produkternas koncentrationer vid jämvikt (anges i mol/l) K = produktreaktant

      • K är beroende av fysiska förhållanden

      • Högt värde på K visar att reaktionen strävar framåt


    The cell

    • Fri energi och jämvikt

      • Exoterm reaktion = frigör energi

      • Endoterm reaktion = kräver energi

      • Fri energi anges som G, kan inte mätas absolut men förändringar i den fria energin i en reaktion kan mätas = G

      • Ju större K desto större värde på G

      • En spontan reaktion har negativ G

      • Vid jämvikt är den fria energin minst

      • Förändringen av den fria energin hos en reaktion kan uttryckas i förhållandet G = H - T* S

        • H= värmeförändringen T= den absoluta temp. vid vilken reaktionen sker (i K) S = Entropiförändringen


    The cell

    Fig. 6.3

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    • Aktiveringsenergi = den mängd energi som krävs för att sätta igång en reaktion

    • Katalysatorer sänker aktiveringsenergin

    • Enzymer (proteiner) är kroppens egna katalysatorer

      • Mycket specifika, oftast endast en reaktion

      • Ämnen som aktiveras kallas substrat

      • Substratet binds till enzymet på dess aktiveringscentrum och bildar ett E-S komplex. När produkten bildats frigörs den från enzymet, vilket kan användas igen

      • Ett enzym förbrukas inte i reaktionenE + S  ES  E + P

      • Förändringar i den fria energin i reaktionen är oberoende om reaktionen aktiveras av en katalysator eller inte

      • Enzymer är mycket pH- och temperaturkänsliga


    The cell

    Fig. 6.8

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    Fig. 6.10

    Fig. 6.11

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    • Kopplade reaktioner = en icke spontan reaktion kopplas ihop med en spontan reaktion av specifika proteiner

    • Vissa enzymer har coenzymer eller metalljoner kopplade till det aktiva centrumet

    • Metabolismen i cellen är ordnade i olika räckor där slutprodukten i en reaktion är utgångsmaterial i följande reaktion

    • Varje reaktion katalyseras av ett enzym

    • Reaktionsförloppena kan kontrolleras genom att enzymernas aktivitet styrs m h a inhibitorer


    The cell

    • Inhibitorer inhiberar enzymkatalyserade reaktioner genom att binda till enzymet

      • Irreversibla förstör enzymet

      • Reversibla kan frigöras och enzymet kan användas igen

        • Tävlande binder till det aktiva centrumet

        • Icke tävlande binder till ett annat ställe på enzymet, modifierar det aktiva centrumet


    The cell

    Fig. 6.18

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    • Allosteriska enzymer

      • Består av två eller flera polypeptidkedjor

      • Aktiviteten kontrolleras av molekyler som kallas effektorer som endera kan aktivera eller inhibera enzymet

      • Mängden aktivt enzym är beroende av substatkoncentrationen

      • Slutprodukten i en metabolisk räcka kan fungera som inhibitor av det allosteriska enzym som katalyserar första reaktionen


    The cell

    Fig. 6.19

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    7 metaboliska processer i cellen

    7 Metaboliska processer i cellen

    • Metaboliska processer sker i små steg som alla är katalyserade av specifika enzymer

    • Glukos är det viktigaste bränslet för cellen

    • När cellen förbränner glukos sker det i små steg så att energin kan lagras i ATP-molekyler

    • Förbränningen av glukos är en spontan reaktion (G= –686 kcal/mol)

    • Energin i ATP-molekylerna använder cellen sedan för att utföra olika arbete

    • Tre metaboliska processer ingår i omvandlingen av glukos till för cellen användbar energi: Glykolysen, cellandning och fermentering (jäsning)


    The cell

    • Glykolys påbörjar all metabolism av glukos i alla celler

    • Som resultat av den produceras två puryvatmolekyler

    • Glykolysen är en anerob reaktion

    Fig. 7.1

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    • Förutom ATP fungerar även NAD och FAD som energibärande molekyler i cellen

    • Oxideringen av NADH + H+ till NAD+ och vatten är spontan och frigör 52,4 kcal/mol

    Fig. 7.3

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    • Vid tillgång på syre fortsätter glykolysen i oxidering av puryvat, citronsyracykeln och ”respiratory chain”

    • Om syre saknas sker istället jäsning av puryvatmolekylerna med mjölksyra eller etanol som slutprodukt

    Fig. 7.5

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    • De metaboliska processerna sker på olika ställen i cellen

    Tab 7.1

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/

    Fig. 7.9


    The cell

    Fig. 7.12

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


    The cell

    Fig. 7.16

    www.whfreeman.com/thelifewirebridge2/


  • Login